永年洼春季水体环境研究

谢全森，刘艺冉，蔡 灵，孙彩娟，郭少华，王少辉，青友民

(1.邯郸学院生命科学与工程学院，河北 邯郸 056000；2.邯郸市水产技术推广站，河北 邯郸 056000；3.河北恒一检测科技有限公司，河北 邯郸 056000； 4.邯郸市鑫垚农业科技有限公司，河北 邯郸 056000)

永年洼在河北省邯郸市的永年区东南部[1]，与白洋淀、衡水湖并称为华北三大洼淀,永年洼原为自然形成的洼淀，现周围有围堤，总长18.6 km，洼底高程40 m，洼边地面高程43.0 m，周边围堤高程45.5 m。东南以滏阳河左堤为界，西、北与围堤连接[2-4]。东南侧滏阳河莲花口建有永年洼分洪闸，该闸设计流量183 m3/s。北围堤上建有借马庄泄洪闸(该闸设计流量125 m3/s)，永年洼设计滞洪水位44.56 m，蓄洪量0.54亿 m3，面积16.00 km2。永年洼曾经开展了大量的渔业养殖，由于盲目开发、气候干燥，以及滏阳河来水受到严重污染等原因，永年洼的自然风貌遭到了严重的破坏，水域面积也日益缩小，从先前的4.6万亩锐减到了1万多亩，千亩苇荡、万波碧倾的胜境已经不复存在。永年洼作为冀南地区内陆型洼淀发挥了重要生态屏障作用，在开展冀南地区休闲垂钓渔业研究、国家级泥鳅和黄鳝良种场发展示范方面是河北省的重要试验示范地区，同时也是河北省内为数不多的国家级湿地公园重点建设单位，对其水体环境进行检测和初步评价是后续开展生态保护的重要基础[4-6]。基于此，我们从底泥与浮游生物两方面进行测定。水体受到污染后，部分污染物也会通过沉淀作用累积在河流底部。对底泥中的氮、磷等污染物的检测，获取基础数据，可以为永年洼的生态恢复、生态环境修复提供一些理论性的数据及一些解决方法。

1 材料与方法

1.1 材料

永年洼湿地紧紧围绕广府古城，其形状接近C形，地理位置坐标是：北纬36°40′24″-36°43′12″、东经114°42′28″-114°45′06″之间。取样以中部为基础点，每个正向70 m分别设定为本次试验的采样点，即东部、南部、西部、北部。另合理利用区在东北部。

底泥：采集地点设置五处：东部、西部、南部、北部和合理利用区。

水样：采集地点同底泥采样处。

1.2 分析方法

1.2.1 pH值的测定 取1 g过60目筛子的风干土样放入锥形瓶内，再加入10 mL的蒸馏水。密封后放到震荡培养箱内。在常温下震荡4 h后取出过滤，最后用pH测定仪进行测定[7]。

1.2.2 总氮的测定 总氮用凯氏定氮仪进行测定。

1.2.3 有效氮的测定 有效氮测定使用碱解法，碱液为1.2 mol/L的氢氧化钠。在密封恒温的条件下，碱与样品中的有机氮反应，生成氨，然后被扩散皿内室的硼酸吸收，再用盐酸滴定[8-11]，得出数据。

1.2.4 总磷的测定 总磷测定使用钼酸铵分光光度法。在中性条件下，过硫酸钾与样品在高温高压条件下发生反应，样品中的有机磷、无机磷就会被氧化成正磷酸。然后在酸性介质中，溶解性正磷酸与钼酸铵反应，在锑盐存在下会生成磷钼杂多酸，生成后会立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物，在700 nm的波长处可以达到最大的吸收度[12-15]。

计算公式：

式中：ω(P)为污泥有效磷的质量分数，mg/kg；ρ为从标准曲线上查得的磷的质量浓度，mg/L；m为污泥样品质量，g；V为显色液体积(显色时定容体积)，mL；ts为分取倍数。

1.2.5 有效磷的测定 有效磷测定使用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提—钼锑抗分光光度法。

1.2.6 重金属的测定 本次实验只对铅和镉进行测定。采用的是原子吸收法。样品经硝酸过氧化氢-盐酸常压消解，然后将消解液喷入空气-乙炔火焰中。在高温火焰下，化合物离解为基态原子，该基态原子蒸汽吸收从灯射出的特征波长的光，吸收度的大小与火焰中基态原子含量成正比，可从校准曲线查得被测元素的含量[16-17]。

1.2.7 浮游植物的检测 选取一个水样取样50 mL，滴加鲁哥氏液约0.5 mL，搅拌后，分液漏斗静置12～24 h后沉淀浓缩至约5 mL，使用滴管吸取摇匀后的试样1滴(约0.05 mL)，在显微镜下进行观察，观察其中浮游植物的种类和相应数量并计数，然后对该试样再进行三次平行检测。

1.2.8 浮游动物的检测 选取一个水样取样50 mL，滴加鲁哥氏液约0.5 mL，搅拌后，分液漏斗静置12～24 h后沉淀浓缩至尽可能小，使用滴管吸取含有浮游动物的液滴，在显微镜下进行观察，并对浮游动物定种，然后多次观察试样中其余浮游动物，并结合显微镜和直接观察试液对浮游动物进行计数。

2 结果与分析

2.1 永年洼底泥相关实验结果

2.1.1 pH值 为缩小实验测定误差值，进行了三次实验，取平均值。详情见表1。

表1 pH值

从表中可以看出，整个永年洼的底泥都是呈碱性的，并且西面、南面、北面以及合理利用区的数值非常接近，而东面的pH偏低。

2.1.2 总氮的含量 总氮含量实验结果见表2。

表2 总氮含量

从表中可以看出东面的含氮量最高，南面与北面相差不大，这三个方位含氮量很高，已经高于标准，有中富营养化现象。而合理利用区与西面含量很低，属于贫营养。

2.1.3 有效氮的含量 有效氮含量测定实验结果见表3。

表3 有效氮含量

通过对有效氮含量的测定，与总氮的相比较，有效氮的含量大概占总氮的13%左右。

2.1.4 总磷的含量 总磷含量的实验结果以及标准曲线见表4和图1。

表4 总磷含量

从表中的数据可以看出东面的含磷量较高，有富营养化的趋势，而西、南、北三个地方的含磷量相差不大，含量都较低，都处于合理的可控范围。其中，合理利用区含量最低。

2.1.5 有效磷的含量 测定结果见表5和图2。

表5 有效磷含量

从实验所得的数据中可以看出，因为东面的总磷含量也比较高，所以东面有效磷的含量较高，其他几个地点都较低，合理利用区含量最低。虽然含量有差异，但是占总磷的百分比也比较接近。在22%～28%范围内。

2.1.6 重金属的含量 测定结果见表6。

表6 重金属含量

从得出的数据中可以看出，永年洼东面的铅和镉的含量显著高于其他区域，合理利用区均为最低值。但上述五个区域的重金属含量均高于国家标准，存在一定的重金属污染。

2.2 永年洼浮游生物相关实验结果

经数据整理获得的不同地区的主要浮游生物种类见表7。

表7 永年洼春季浮游生物种类分布

在多次观测中发现，永年洼地区的浮游植物以绿藻为主，其他藻类数量及种类都较少，除西部水域外，存在着较为丰富的浮游动物，原生动物的数量较多，轮虫和枝角类都较少且不容易发现，可能是由于春季气候较冷不适合轮虫及枝角类的生存繁衍，也可能是颤藻及微囊藻含有毒素使毒素抗性差的浮游动物生存及繁殖力下降[18-20]。桡足类中剑水蚤的丰度非常高，西部水域外的水中都能明显发现大量的剑水蚤，并且在样品中发现了几个达到2 mm大小的剑水蚤。

经数据整理获得的不同区域数量分布见表8。

表8 永年洼春季不同水域浮游生物种类及数量

2.3 结果与分析

通过对整个永年洼春季底泥的测定，可以看到，所选取样点均存在较多的污染物质，而东边所含的各种污染物以及营养元素均超出了其他地方，并且东边的水污染情况也较严重。一般的底泥中所含的污染物都是由水体中沉淀下来的，水体中的含量越多，底泥中也会越多，由于目前对富营养化水平评价方法尚未有统一标准[21]，本实验数据的获取为进一步评价永年洼富营养化程度提供基础数据。

东部水域：绿藻门出现最多且为优势种，原生动物和桡足类含量丰度，浮游生物数量随着深度降低。

南部水域：浮游植物中绿藻门为优势种，原生动物和桡足类含量较多，其他物种含量都很低。

西部水域：浮游植物都很少的情况下，绿藻门为优势种，该地区的物种种类很少，原生动物外的浮游动物几乎没有。

北部水域：物种和数量都比较丰富，绿藻门仍为优势种，其他物种和丰度都比较高。

在四个水域中东部水域的浮游动物种类和含量都相对较高，浮游植物含量低于北部水域，这说明东部水域为四个水域中自净化能力最差的，水体老化最为严重的。而西部水域的浮游动物含量极低且浮游植物的相对含量较高，说明西部水域的水质较优。

综合上述两方面实验结果，浮游动物的水平分布为由西南方向向东北方向逐渐增多，垂直分布上，由浅到深，浮游动物的数量逐渐降低。西面的污染度最低。

3 讨论

永年洼湿地位于水陆交接地带，拥有丰富的生物资源以及独特的生态系统，具有调蓄水量、改善水质等作用，同时是大量动植物的理想栖息地[21]。但国内的大部分湿地也遭到了不同程度的破坏，近十年间，我国的湿地面积减少了约300万hm2，减少率约为9%[22]。据研究报道浮游生物数量多，种类复杂，在水域生态系统中发挥着关键的作用[23-26]。水质对浮游生物造成影响时，会有一定的滞后性，所以对水体中的浮游生物进行评价时，要考虑全面，包括水质、生境因素等带来的效果[27]。以往研究发现，只有河网型的水源地的水体的营养状态，可以使用夏秋季的所有浮游动物的密度、生物量和浮游动物体积多样性指数来表示[28]。

随着社会与科技的发展，人们进行生产产生很多的污染物及废弃物，使用污染源浓度(水质和底泥)检测和浮游生物监测，可以为研究人员和监测单位提供连续的综合环境信息。同时，随着学科与监测技术的融合，水质监测方法和技术也将取得长足的进步，必将产生更多的研究热点。